熱敏電阻工作原理分析

熱敏電阻是溫度敏感的半導體，在相對較小的溫度范圍內表現出很大的電阻變化。有兩種主要類型的熱敏電阻，即正溫度系數（PTC）和負溫度系數（NTC）。NTC熱敏電阻具有隨溫度升高而下降的特性。這些最常用于溫度測量。

甲熱敏電阻類似的RTD，但半導體材料來代替金屬。熱敏電阻是固態器件，其靈敏度高于RTD，與RTD不同，熱敏電阻的耐溫特性是非線性的，不能用單一系數表征。此外，與RTD不同，熱敏電阻的特性是其電阻值隨溫度的升高而降低。

PTC與NTC熱敏電阻比較

與RTD相比，熱敏電阻不能用于測量高溫。事實上，最高操作溫度有時只有100或200°C。

制造商通常以曲線，表格或多項式表達式提供電阻溫度數據。線性化電阻 - 溫度相關性可以通過模擬電路或通過使用數字計算的數學應用來實現。典型的熱敏電阻電路如下所示。

熱敏電阻電路

從電路圖中可以清楚地看出，這是一個簡單的分壓器。R s是一些固定（電源）電阻。可以調節R s和電源電壓V s，以獲得給定溫度范圍的所需輸出電壓范圍V o。

優點：電阻隨溫度變化大，響應時間快，穩定性好，高電阻消除了引線電阻引起的困難，成本低，可互換

缺點：非線性，有限的工作溫度范圍，可能由于過熱而需要電流源不準確。

電阻與溫度曲線

與RTD和熱電偶不同，熱敏電阻沒有與其電阻與溫度特性或曲線相關的標準。因此，有許多不同的可供選擇。

每種熱敏電阻材料提供不同的電阻與溫度“曲線”。一些材料提供更好的穩定性，而另一些材料具有更高的電阻，因此它們可以制成更大或更小的熱敏電阻。

許多制造商列出了2個溫度之間的β（B）常數（例如：[3 0/50 = 3890]）。這與25°C（77°F）的電阻一起可用于識別特定的熱敏電阻曲線。

每種熱敏電阻材料提供不同的電阻與溫度“曲線”。一些材料提供更好的穩定性，而另一些材料具有更高的電阻，因此它們可以制成更大或更小的熱敏電阻。

許多制造商列出了2個溫度之間的β（B）常數（例如：[3 0/50 = 3890]）。這與25°C（77°F）的電阻一起可用于識別特定的熱敏電阻曲線。

熱敏電阻與溫度曲線

制作工藝

該裝置由諸如錳，鎳，鈷和鐵等金屬氧化物的燒結混合物的材料制成。它們的電阻范圍為0.4歐姆至75兆歐，它們可以制成各種形狀和尺寸。較小的熱敏電阻是直徑為0.15毫米至1.5毫米的珠子形式。這種珠子可以密封在實心玻璃棒的尖端中以形成探針，該探針比珠子更容易安裝。或者，熱敏電阻可以是盤和墊圈的形式，其通過在高壓下將熱敏電阻材料壓制成直徑為3毫米至25毫米的扁平圓柱形狀而制成。墊圈可以堆疊并串聯或并聯放置，以增加功率訓練能力。

特征曲線

電阻與熱敏電阻的溫度特性

電阻與溫度曲線是使用熱敏電阻的測量，控制和補償應用中使用的主要特性之一。特征圖如下所示。從典型熱敏電阻的特性曲線圖可以看出，隨著溫度從-100攝氏度變化到+400攝氏度，電阻率從107變為1歐姆 - 厘米。這種高負溫度系數使熱敏電阻成為理想的溫度傳感器。

熱敏電阻作為溫度傳感器

用于測量溫度的熱敏電阻如下圖所示。熱敏電阻設計為在25攝氏度時具有2千歐的電阻，每攝氏度-4％的溫度系數將使每攝氏度的溫度變化減少80歐姆。

該裝置與電池和千分尺串聯連接。如果注意到熱敏電阻和相應的千分尺電流讀數，則溫度的變化會引起電阻的變化。通常，儀表在溫度方面進行校準，分辨率為0.1攝氏度。如圖所示，還使用橋電路以增加熱敏電阻的靈敏度。

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